關于某車型車架動力系統安裝位焊接精度提升的研究

曹二昌 紀志超

摘 要：通過對車架動力系統安裝位的數據進行分析，明確此位置精度不穩定的原因，確定影響此位置精度的關鍵要素，并通過實施焊接反變形調整、沖壓件的匹配等手段來提高此位置的合格率，保證動力系統安裝位的精度。

關鍵詞：車架；動力系統；精度；反變形調整；匹配

車架是汽車整體結構中至關重要的一個零部件，就如同人的骨骼一般。汽車上所有的東西幾乎都是安裝在車架上的，比如發動機、變速器、前/后懸架等零部件，車架的重要性不言而喻。而車架的精度作為考核車架質量的關鍵指標，更是對整車的性能起著決定性的作用，比如懸架系統安裝位的精度對整車的四輪參數有著直接的影響，動力、傳動系統的安裝位精度對整車的震動及NVH也有著不可預估的作用。

1動力系統安裝位數據分析

車架發動機支架安裝位設計公差為±1.5mm，通過統計分析35臺車架的實際檢測數據，其散點圖分布如下圖1、圖2所示：

通過對發動機支架的散點圖進行分析，可以發現發動機安裝支架在Y向及Z向均存在超差的現象，且尺寸變差變化范圍較大，但尺寸超差的方向具有一定的規律性，并通過對焊接過程的觀察分析，可以得出對動力系統安裝位精度有影響的因素。

2 動力系統安裝位焊接精度的影響因素

①車架整體的生產工藝影響。車架生產過程中，采用先焊接各分總成在合焊為車架總成的生產方式，各分總成在焊接過程中受焊接變形的影響，尺寸精度一致性難以保證，對于車架總成的精度有著直接的影響。該車型的發動機支架直接焊接在縱梁上，且發動機支架與縱梁有著型面配合的要求，故縱梁的焊接變形對于動力系統安裝位的精度影響較大。此車型縱梁采用滿焊的方式焊接，焊道長度約9000mm，焊接過程全部采用機器人進行焊接，混合氣體比例為8：2（Ar：CO2），焊接速度為mm/s，焊接熱輸入量大，導致車架縱梁焊接變形控制難度較大，對車架安裝位Y向的精度有直接的影響。②沖壓制件自身精度影響。該車型發動機安裝支架直接焊接在車架縱梁上，故車架焊接總成發動機安裝支架的精度與縱梁沖壓件及發動機安裝支架本身的精度有極大關系。車架發動機支架焊接在縱梁內板，兩者之間的設計間隙為0.5mm，且兩者之間通過較復雜的型面進行配合，當車架縱梁內板與發動機支架的型面精度達不到設計要求的精度時，會導致車架縱梁內板與發動機支架配合不良，從而導致發動機安裝位的Y向尺寸超差，或者兩者之間的間隙過大，導致機器人焊接不良，影響車架本身的質量。發動安裝支架自身的型面較為復雜，且該制件使用高強度鋼板進行生產，沖壓過程板材回彈量大，控制難度較大，其型面的精度是否能滿足設計要求，對發動機安裝位的Z向精度有著直接的影響。

3 動力系統安裝位焊接精度提升的方法

通過對發動機安裝位不合格的因素進行分析，可以通過采取相應的措施來提高車架動力系統安裝位的焊裝精度。

①針對車架生產工藝問題，由于車架焊接生產線已制作完成并投產，對生產線進行大幅度的改造難度較大，將直接影響整車的生產，且需要追加投資，通過對車架縱梁焊接總成進行打點掃描，摸索出車架縱梁變形的基本規律，通過增加液壓站的方式對縱梁的焊接過程進行反變形調整，從而減少焊接變形量提升動力系統安裝位的精度。②對于單個沖壓件的影響問題，為控制發動機支架本身沖壓過程的反彈量，需要追加一套整形模具來對其型面進行控制，以保證發動機安裝支架Z向的合格，從而提升動力系統安裝位的精度。③上述措施實施完畢后，在焊接過程中仍會存在一定的焊接變形量影響車架動力系統安裝位精度的穩定性，需要通過對發動機安裝支架進行匹配，即對發動機支架的搭接面進行非理論的調整，來保證其與車架縱梁內板的焊接過程的間隙，從而提升該位置精度的穩定性。由于此調整過程為非理論調整，通過對焊接變形過程的跟蹤及觀察，將發動機支架的配合型面向X負方向調整1.5mm，保證焊接過程的穩定性。

4 效果驗證

通過對調整完畢后的車架進行焊接驗證，統計35臺車架動力系統安裝位的精度如下圖3、圖4所示：

通過對調整前后的數據對比分析可以發現，車架發動機安裝位在調整之前尺寸波動范圍較大，且超差現象明顯，動力系統安裝位精度難以保證。調整完畢之后減小了尺寸的波動范圍，且尺寸均控制在±1mm范圍之內，提高了該位置的合格率，保證了動力系統精度的穩定性。

5 總結

通過對車架動力系統安裝位檢測尺寸的統計及進行過程觀察，明確此位置尺寸精度不穩定產生的原因，并通過焊接反變形的調整及零部件的匹配，最終實現了該位置合格率的大幅度提升，有效的保證了產品的合格率及一致性。通過上述方法的實施，不但避免了對焊接工裝設備的重新投入，減少了資源的浪費，亦可大幅度提高產品的精度，保證整車性能達到設計狀態。